A Föld és a közelben a leghidegebb helyek nem állnak közel a holdfényes éjszaka hőmérsékletéhez - és nagyon nehéz olyan bázist létrehozni, amely képes megóvni a telepeseket az ilyen hőmérséklettől. A hold gyarmatosításának gondolata évtizedek óta aggasztja a tudósokat és a távollátó embereket. A Hold kolóniák különböző fogalmai megjelentek a TV-képernyőkön és a monitorokon.
Talán a Hold kolónia lesz a következő logikus lépés az emberiség számára. Ez a legközelebbi szomszédunk a csillagokban, amely mintegy 383 000 km-re van tőlünk, ami egyszerűsíti az erőforrások támogatását. Ezen túlmenően a Holdon túl sok hélium-3 van, amely ideális üzemanyag a termo-nukleáris reaktorok számára, ami a Földön nagyon kevés.
Az állandó holdi kolónia útját elméletileg különböző űrprogramok vázolták fel. Kína kifejezte érdeklődését a bázisnak a hold túloldalán történő elhelyezése iránt. 2015 októberében ismertté vált, hogy az Európai Űrügynökség és a Roscosmos számos missziót tervez a Holdra, hogy felmérje az állandó települések elhelyezésének lehetőségeit.
Ennek ellenére a műholdunk számos problémával rendelkezik. A Hold 28 Föld napban forog egy fordulatot, a hold éjszaka 354 órát tart - több mint 14 Föld nap. A hosszú éjszakai ciklus a hőmérséklet jelentős csökkenését jelenti. Az Egyenlítő hőmérséklete a nap folyamán 116 Celsius fok és az éjszaka -173 fok között van.
A holdfényes éjszakák rövidebbek lesznek, ha a bázis az északi vagy a déli sarkon helyezkedik el. „Számos ok van arra, hogy ilyen bázist a pólusokon felépítsék, de a napfény óráin kívül más tényezőket is figyelembe kell venni” - mondta Edmond Trollope, a Telespazio VEGA Deutschland űrműveleti mérnöke. Mint a Földön is, nagyon hideg lehet a pólusoknál.
A holdoszlopoknál a Nap a horizont mentén fog mozogni, nem az égbolton, ezért oldalsó paneleket kell felépíteni (falak formájában), ami bonyolítja az építkezést. Egy nagy, lapos talp az Egyenlítőn sok hőt gyűjtne, de ahhoz, hogy a pólusnál hő elérjék, fel kell építeni, ami nem könnyű. "Ésszerű helyen, a hőmérsékleti különbségek könnyen ellenőrizhetők" - mondta Volcker Meiwald, a DLR német légügyi központjának tudósa.
Promóciós videó:
A hőmérsékleti változások nappali és éjszakai ciklusban azt jelentik, hogy a holdbázisokat nemcsak megfelelő fajlagos hőszigeteléssel kell ellátni, hanem a hőhatások és a hőtágulás ellen is.
Hővédelem
Az első robot-missziókat a hold felé, mint például a szovjet hold-küldetéseket, egy holdnapon (két Föld heten) tartották. A NASA földmérő küldetései a következő holdnapon folytathatnák a munkát. De az alkatrészek éjszakai károsodása gyakran megakadályozta a tudományos adatok megszerzését.
Az azonos nevű szovjet űrprogram, amelyet a 60-as és 70-es évek végén hajtottak végre, a radioaktív fűtés elemeit tartalmazta egy ötletes szellőzőrendszerrel, amely lehetővé tette a járművek számára, hogy akár 11 hónapig is éljenek. A holdmentők éjszaka hibernálnak, és elindulnak a nap mellett, amikor elérhetővé válik a napenergia.
A nagy hőingadozások elkerülésének egyik módja az épület elhelyezése holdregolitban. Ez a por alakú anyag, amely a Hold felszínét takarja, alacsony hővezető képességgel rendelkezik és magas a napsugárzásnak ellenállása. Ez azt jelenti, hogy erős szigetelő tulajdonságokkal rendelkezik, és minél mélyebb a kolónia, annál nagyobb a hővédelem. Ezenkívül, mivel a bázis felmelegszik, és a hold hője a légkör hiánya miatt rosszul átadódik, ez csökkenti a további hőterhelést.
Noha a kolónia "eltemetésének" elvét elvileg sikeresen elfogadták, a gyakorlatban ez hihetetlenül nehéz feladat lesz. "Még nem láttam olyan projektet, amely képes kezelni ezt" - mondja Volcker. "Állítólag robotszerkezetek, amelyek távolról vezérelhetők."
Beágyazás vagy borítás?
Egy másik módszer, amellyel a kívánt eredményt el lehet érni, maga a talajban rejlik. Az ütközés során behatolni képes behatolókat már javasolták (de kisebb léptékben) több holdművelethez, mint például a japán Lunar-A és az Egyesült Királyság MoonLite (a projekt jelenleg késik, bár a penetrációs elképzelés annyira meggyőző volt, hogy az ESA úgy döntött, hogy a bolygó vagy hold felszínéről és felszínéről történő elemzéshez szükséges minták gyors leadásának mechanizmusa céljából). Ennek a koncepciónak az az előnye, hogy az alapot ütközéssel eltemetik, ami azt jelenti, hogy viszonylag mérsékelt hőhatásoknak vannak kitéve, mielőtt megvédik.
Az energiaellátás azonban továbbra is problémát jelent, mivel egy tipikus penetrációs projekt csak nagyon korlátozott napenergia-lehetőségeket kínál. Ugyancsak felmerülnek a problémák a nagy ütközési gyorsulási terhelések és az irányításhoz szükséges nagy pontosság mellett. "A szerkezet leborításához szükséges ütközési erőt nagyon nehéz egyeztetni a személyzet alapja szükséges funkcióival" - mondja Trollope.
Ennek alternatívája lenne, ha holdi regolitot öntenek a kolónia tetejére, lehetséges gépek, például hidraulikus kotrógépek használatával. De ahhoz, hogy ezt hatékonyan tegyük, gyorsan dolgoznunk kell.
Ha a holdregolitot nem lehet önteni a kolónia fölé, akkor többrétegű szigetelés (MLI) kalapot lehet rá helyezni, amely megakadályozza a hőeloszlást. Az MLI hőszigetelő anyagokat széles körben használják az űrhajókban, megvédve őket a tér hidegétől.
Ennek a módszernek az az előnye, hogy lehetővé teszi napelemek használatát az energia gyűjtésére és tárolására egy kéthetes holdnapon. De ha nem elegendő mennyiségű energiát gyűjtünk, akkor alternatív energiatermelési módszereket kell mérlegelni.
A termoelektromos generátorok energiát szolgáltathatnak a kolóniának az éjszakai ciklus folyamán: bár alacsony hatékonyságúak, a karbantartásuk azonban nem jelent problémát, mivel nincsenek mozgó alkatrészeik. A radioizotóp termoelektromos generátorok (RTG) nagy hatékonyságot nyújtanak, és nagyon kompakt üzemanyag-forrással rendelkeznek. Az alapot azonban védeni kell a sugárzástól, miközben lehetővé kell tenni a hőátadást. A cserélhető radioaktív izotópgenerátor telepítésének logisztikája nehézségekbe ütközik: a kockázatok egészen a Földről való felszállástól a Holdra történő leszállásig terjednek, politikai és biztonsági kérdésekkel együtt.
A hasadási reaktorok is használhatók, de velük még több probléma merül fel, beleértve a fentebb felsoroltkat is.
És ha termonukleáris reaktorokat fejlesztenek ki, akkor a Holdon is felhasználhatók, figyelembe véve a hélium-3 feleslegét. Az elemek - például a lítium-ion akkumulátorok - szintén hasznosak lehetnek, ha elegendő napenergiát termelnek egy kéthetes éjszakai ciklusban.
Van egy ötlet, hogy az éjszakai ciklus alatt áramot biztosítsanak az állomásnak a felszínen egy keringő műhold segítségével, amely energiát továbbít a mikrohullámokon vagy egy lézeren keresztül. Ezt az ötletet 10 évvel ezelőtt vizsgálták meg. A tanulmány megállapította, hogy egy nagy holdi bázis esetében, amely több száz kilovatt energiát igényel az 50 kilovatt lézer keringési pályájáról, a rectenna (egy olyan antenna típusa, amely az elektromágneses energiát egyenáramúvá alakítja) 400 méter átmérőjű, műholdas műholda pedig 5 négyzetméter. kilométer napelemek. A Nemzetközi Űrállomás körülbelül 3,3 négyzetméter. km napelemek.
Annak ellenére, hogy jelentős nehézségeket okoznak a kolónia felépítésében, amelyeknek ellenállniuk kell a zord éjszakai holdciklusnak, ezek nem legyőzhetetlenek. A megfelelő hővédelemmel és a megfelelő energiatermelő rendszerrel egy hosszú kéthetes éjszakán belül a következő húsz évben holdkolóniája lehet. És akkor tovább fordíthatjuk a tekintetünket.